Sviluppo Di Una Board Per L'IoT Domestico

Questo progetto fa parte di Internet of Tricks ed è un dispositivo per il controllo di alcuni apparati domestici, mediante interfacciamento con un assistente vocale. La baord è in grado di aprire e chiudere porte controllando un servomotore, accendere ventilatori con un motore DC e luci con il controllo di lampade LED. Questo dispositivo ha degli scopi pedagogici, è pensato per aumentare la consapevolezza dell'utente sui vantaggi dell'IoT negli ambienti domestici.

In questo tutorial verrà mostraro come produrre una PCB, come effettuare i collegamenti elettrici tra la board e gli attuatori (servo, DC motor e LED) per poter essere controllati mediante i comandi vocali di Alexa.

La parte di firmwarem, di collegamento web per mezzo di protocollo MQTT e di collegamento ALEXA sono descritti in questo tutorial.

Supplies

Di cosa abbiamo bisogno?

Sicuramente è necessario procurarsi una board come descritto di seguito nello "step 1 PCB".

Serve poi:

1. un Servomotore controllabile in PWM;
2. Motore DC a 5V;
3. Batteria Lipo;
4. Led;
5. Resistenza da 100Ohm;
6. Cavetti per il cablaggio;
7. Opzionale: un Diodo da almeno 1W per proteggere i circuiti.

Inanzitutto, lo schema elettronico della board è sicuramente il punto da cui partire, come punto di partenza. Nello schema sono mostrati i componenti che andranno sulla PCB e i collegamenti tra essi.

Step 1: PCB

Naturalmente, è necessario un progetto della board, a valle dello schema elettronico. Una volta selezionati i componenti e progettati i collegamenti, è necessario definire la forma della board e le piste su ciascun layer, in gergo chiamato routing. Il file allegato mostra appunto il risultato di sbroglio ed ingegnerizzazione della PCB.

Per la stampa, il montaggio e la saldatura di una pcb possiamo affidarci ad un servizio professionale. In questo esempio abbiamo riportato la procedura svolta con JLCPCB che ha dei costi abbastanza contenuti rispetto alla media.

E' necessario quindi creare un nuovo progetto, fare upload dei file di produzione riportati qui in allegato, basati sul progetto hardware presentato sopra.

Il servizio JLCPCB effettua anche un collaudo elettrico per garantire l'affidabilità di scheda e componenti.

Dopodichè si conclude l'ordine e si attende che arrivi la confezione a casa!

Step 2: Test Delle Board

Il modo più semplice ed immediato di testare una baord è quella di.. USARLA!

N.B. E' possibile testare queste baord in questo modo poichè i segnali, le tensioni e gli assorbimenti sono molto contenuti. I rischi sono decisamente irrisori. In altri contesti, sarebbe necessario effettuare un collaudo per garantire la sicurezza d'uso della board.

In allegato, lo schema spiega come effettuare i collegamenti.

Il servo va collegato alla tensione 5V e al Ground per essere alimentato. Dal momento che è controllato con PWM, è necessario collegare anche il cavetto del segnale sul quinto ingresso dell'header di destra (sul quale il firmware porrà in uscita il segnale di controllo).

Il motore DC va collegato sulla morsettiera, nei fori A1 e B1. Se dovessero essere invertiti il cavi, l'effetto sarebbe di veder girare il motore nel senso opposto. La board prevede la possibilità di controllare un secondo motore DC, naturalmente il firmware andrebbe adeguatamente verificato.

La lampada LED va collegata sulla ground della morsettiera verde in basso (Catodo) e sul quarto foro (Anodo) dell'header femmina di sinistra. La GPIO su cui il firmware controlla il LED è appunto quella utilizzata per l'anodo. Naturalmente vi è la possibilità di aggiungere molti altri LED poichè vi sono altre GPIO non utilizzate. E' sufficiente modificare il firmware duplicando la sezione che si occupa dell'output sulla GPIO.

Step 3: Testiamo!

Per effettuare il testing, in questo tutorial è stata montata una casetta stampata in 3D in PLA come descritto in questo tutorial.

Per evitare il rischio di inversione dei cavi di alimentazione, può essere utile utilizzare un diodo da apporre tra il polo positivo della batteria Lipo e l'ingresso positivo della board. Un errore di connessione causerebbe danni alla board.

Dopodichè è stata accesa la board dandole alimentazione ed è stata collegata ad Internet usando il wifi. Utilizzando i comandi alexa descritti in questo tutorial, sono stati testate tutte le funzioni.

Step 4:

This tutorial was developed as part of the Internet of Tricks project, co-financed by the Erasmus + program of the European Union. Project n°: 2021-1-SE02-KA220-YOU-000028971

The content of this publication does not reflect the official opinion of the European Union. Responsibility for the information and views expressed therein lies entirely with

The authors.

For more details contact [e-mail]